機械系統(tǒng)設計new

機械系統(tǒng)設計new第1頁/共173頁2采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支承部件縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度選用最佳傳動比，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，盡可能提高加速能力。縮小反向死區(qū)誤差改進支承及架體的結(jié)構(gòu)設計以提高剛性、減少振動、降低噪聲

第2頁/共173頁32.1機械傳動部件的選擇與設計常用的機械傳動部件：螺旋傳動齒輪傳動同步帶傳動高速帶傳動各種非線性傳動部件主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，實質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。2.1.1機械傳動部件及其功能要求傳動機構(gòu)技術(shù)要求：

1)精密化2)高速化3)小型化、輕量化第3頁/共173頁4傳動機構(gòu)及其功能（▲：為選擇）第4頁/共173頁5絲杠螺母機構(gòu)又稱螺旋傳動機構(gòu),用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動或?qū)⒅本€運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。傳遞能量為主螺旋傳動機構(gòu)的(如螺旋壓力機、千斤頂?shù)?

傳遞運動為主的螺旋傳動機構(gòu)(如工作臺的進給絲杠)

調(diào)整零件之間相對位置的螺旋傳動機構(gòu)2.1.2絲杠螺母機構(gòu)第5頁/共173頁6絲杠螺母機構(gòu)分為:

滑動摩擦機構(gòu)和滾動摩擦機構(gòu)。滑動絲杠螺母機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低(30％～40％)。滾珠絲杠螺母機構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高(92％～98％)，第6頁/共173頁71)螺母固定、絲桿轉(zhuǎn)動并移動2)絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動3)螺母轉(zhuǎn)動、絲桿移動4)絲桿固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動5)差動傳動方式第7頁/共173頁8第8頁/共173頁91．滾珠絲杠副的組成及特點滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機構(gòu)，其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件——滾珠。2.1.3滾珠絲杠傳動部件第9頁/共173頁10優(yōu)點:摩擦阻力矩小、傳動效率高軸向剛度高(即通過適當預緊可消除絲杠與螺母之間的軸向間隙)運動平穩(wěn);定位精度和重復定位精度高;不易磨損;使用壽命長.缺點:由于不能自鎖，具有傳動的可逆性，在用作升降傳動機構(gòu)時，需要采取制動措施。第10頁/共173頁11第11頁/共173頁12第12頁/共173頁132．滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向間隙的調(diào)整方法進行區(qū)別(1)螺紋滾道型面(法向)的形狀及主要尺寸單圓弧型雙圓弧型第13頁/共173頁14(2)滾珠的循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。缺點是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。第14頁/共173頁15浮動式反向器的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副。1-反向器；2-彈簧套；3-絲桿；4-碟簧片第15頁/共173頁16外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時，離開絲桿螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運動。從結(jié)構(gòu)上看，外循環(huán)有以下三種形式：1)螺旋槽式第16頁/共173頁172)插管式第17頁/共173頁18

3)端蓋式第18頁/共173頁193．滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)

公稱直徑：

基本導程(或螺距)：

行程：螺紋大徑：絲桿螺紋小徑滾珠直徑螺母螺紋大徑螺母螺紋小徑絲桿螺紋全長

第一、第二和第三圈(或列)分別承受軸向載荷的50％、30％和20％左右。因此，工作圈(或列)數(shù)一般取2.5(或2)～3.5(或3)。滾珠總數(shù)N一般不超過150個。第19頁/共173頁204．滾珠絲杠副的精度等級及標注方法1)精度等級：根據(jù)GB/T17587.3-1998（與ISO3408-3：1992同）標準，將滾珠絲杠副的精度分成為1、2、3、4、5、7、10共七個等級，最高級為1級，最低級為10級。

2)標注方法：GB/T17587.1-1998規(guī)定滾珠絲杠的標識符號應按下圖給定順序排列的內(nèi)容標注。第20頁/共173頁21第21頁/共173頁22

尺寸系列，國際標準化組織(ISO／DIS3408-2-1991)和GB/T17587.2-1998中規(guī)定：公稱直徑(mm)：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，160及200。公稱基本導程(mm)：1，2，2．5，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40。盡可能優(yōu)先選用：2.5，5，10，20及40。第22頁/共173頁23

行程偏差的驗收檢驗項目

（GB/T17587.3-1998（與ISO3408-3：1992）同）第23頁/共173頁24行程偏差和變動量（部分）第24頁/共173頁25第25頁/共173頁26(1)雙螺母螺紋預緊調(diào)整式結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、預緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進行調(diào)整。1-鎖緊螺母；2-調(diào)整螺母；3、4-滾珠螺母5滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預緊第26頁/共173頁27(2)雙螺母齒差預緊調(diào)整式可實現(xiàn)定量調(diào)整即可進行精密微調(diào)(如0.002mm)，使用中調(diào)整較方便。1-套筒；2-內(nèi)齒輪；3-螺母；4-絲杠

第27頁/共173頁28(3)雙螺母墊片調(diào)整預緊式結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、預緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。

雙螺母墊片預緊式

1-墊片；2-螺母第28頁/共173頁29(4)彈簧式自動調(diào)整預緊式能消除使用過程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復雜、軸向剛度低，適合用于輕載場合。

彈簧自動調(diào)整預緊式

第29頁/共173頁30(5)單螺母變位導程自預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難。第30頁/共173頁316滾珠絲杠副支承方式的選擇1)單推一單推式止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預緊力。軸向剛度較高，預拉伸安裝時，預緊力較大，但軸承壽命比雙推一雙推式低。第31頁/共173頁32典型支承方式第32頁/共173頁332)雙推一雙推式兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，并施加預緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng)。但隨溫度的升高會使絲杠的預緊力增大，易造成兩端支承的預緊力不對稱。第33頁/共173頁343)雙推一簡支式一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時應注意減少絲杠熱變形的影響。雙推端可預拉伸安裝，預緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。第34頁/共173頁35

4)雙推一自由式一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端懸空呈自由狀態(tài)，故軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動系統(tǒng)。第35頁/共173頁36(2)軸承的組合安裝支承示例第36頁/共173頁37第37頁/共173頁38第38頁/共173頁39(3)制動裝置因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設置防止因驅(qū)動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置。摩擦輪制動輪第39頁/共173頁40(1)滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)防塵防護條件以及對調(diào)隙及預緊的要求，可選擇適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式。例如當允許有間隙存在時(如垂直運動)可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當必須有預緊或在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時，應采用雙螺母螺紋預緊或齒差預緊式結(jié)構(gòu)；當具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整間隙及預緊力時，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預緊式結(jié)構(gòu)。7滾珠絲杠副的選擇方法第40頁/共173頁41(2)滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇公稱直徑d0:一般取d0小于30為宜；基本導程:按承載能力、傳動精度及傳動速度選取，導程大承載能力也大，導程小傳動精度較高。.基本導程Ph(或螺距t)應要求傳動速度快時，可選用大導程滾珠絲杠副。螺紋長度在允許的情況下要盡量短第41頁/共173頁42(3)滾珠絲杠副的選擇計算在選用滾珠絲杠副時，必須知道實際的工作條件：最大的工作載荷Fmax(或平均工作載荷Fcp)(N)作用下的使用壽命T(h)絲杠的工作長度(或螺母的有效行程)

(mm)絲杠的轉(zhuǎn)速n(或平均轉(zhuǎn)速ncp)(r／min)滾道的硬度HRC及絲杠的工況第42頁/共173頁431)承載能力選擇第43頁/共173頁442)壓桿穩(wěn)定性核算第44頁/共173頁453)剛度的驗算第45頁/共173頁46式中：E——鋼的彈性模量，2．1×105MPa：

S——絲杠的最小截面積，cm2：

M——扭矩，N·cm；

I——絲杠的小徑d1的截面慣性矩：△L的單位為cm；

“+”號用于拉伸時，“-”號用于壓縮時。根據(jù)你選擇的絲杠型號精度等級的絲杠允差，檢驗剛度是否足夠。注意：最大載荷滿足了，剛度并不一定能滿足第46頁/共173頁47齒輪傳動部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器。1．齒輪傳動形式及其傳動比的最佳匹配選擇2.1.4齒輪傳動部件常用的齒輪減速裝置有一級、二級、三級等傳動形式第47頁/共173頁48TmTLF要使伺服電動機驅(qū)動負載產(chǎn)生的加速度最大，要按下述方法選擇總傳動比。(1)傳動比i其中，電機輸出轉(zhuǎn)角，負載轉(zhuǎn)角第48頁/共173頁49額定轉(zhuǎn)矩為Tm、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為Jm，負載慣量為JL、負載轉(zhuǎn)矩為TLF的負載的計算模型，電動機軸上的加速轉(zhuǎn)矩為Ta。(2)電機輸出軸的力矩平衡方程令(2)最佳傳動比第49頁/共173頁50求得使負載加速度為最大的i值，即第50頁/共173頁512．齒輪傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配按下述三種原則適當分級，并在各級之間分配傳動比。

(1)最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則1)小功率傳動利用該原則所設計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。第51頁/共173頁52齒輪系中各轉(zhuǎn)動慣量換算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量由于所以代入上式得:第52頁/共173頁53當?shù)?3頁/共173頁54按此原則計算的各級傳動比也是按“先小后大”次序分配，可使其結(jié)構(gòu)緊湊。2)大功率傳動。大功率傳動的轉(zhuǎn)矩較大，小功率傳動中的各項簡化假設大多不合適，大功率傳動比的分配次序仍為“前小后大”。第54頁/共173頁55(2)重量最輕原則1)小功率傳動。假定各主動小齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、材料均相同，軸與軸承轉(zhuǎn)動慣量不計，各齒輪均為實心圓柱體，效率不計，則各齒輪的重量之和w為式中:b——各齒輪的寬度；ρ——材料密度；D1、D2、D3、D4——各齒輪的計算直徑。第55頁/共173頁56要保證傳動裝置的重量最輕，應在總傳動比已確定的條件下，首先確定最佳級數(shù)，再分配各級傳動比，并使各級傳動比相等。2)大功率傳動。大功率傳動系統(tǒng)，其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒輪齒寬等參數(shù)要逐級增加的情況，按重量最輕原則的大功率傳動裝置，各級傳動比是“前大后小”。第56頁/共173頁57(3)輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則在減速傳動鏈中，從輸入端到輸出端的各級傳動比應為“前小后大”，且末端兩級傳動比應盡可能大，齒輪副精度應提高，這樣可減小齒輪的加工誤差、安裝誤差、回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。第57頁/共173頁58第58頁/共173頁59小結(jié)：①對于要求體積小、重量輕的齒輪傳動系統(tǒng)可用重量最輕原則。②對于要求運動平穩(wěn)、起停頻繁和動態(tài)性能好的伺服系統(tǒng)的減速齒輪系，可按最小等效轉(zhuǎn)動慣量和總轉(zhuǎn)角誤差最小的原則來處理。對于變負載的傳動齒輪系統(tǒng)的各級傳動比最好采用不可約的比數(shù)，避免同期嚙合以降低噪聲和振動。③對于提高傳動精度和誤差為主的傳動齒輪系，可按總轉(zhuǎn)角誤差最小原則。對于增速傳動，由于增速時容易破壞輪系工作的平穩(wěn)性，應在開始幾級就增速，并且要求每級增速比最好大于l：3，以有利于增加輪系剛度、減小傳動誤差。④對以較大傳動比傳動的齒輪系，往往需要將定軸輪系和行星結(jié)合為混合輪系。對于相當大的傳動比、并且要求傳動精度與傳動效率高、傳動平穩(wěn)、體積小重量輕時，可選用新型的諧波齒輪傳動。第59頁/共173頁60

諧波齒輪系統(tǒng)由諧波發(fā)生器、剛性輪和柔性輪三大件組成。(1)諧波齒輪傳動的工作原理諧波齒輪傳動與少齒差行星齒輪傳動十分相似。它是依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對錯齒來傳遞動力和運動的。3．諧波齒輪傳動第60頁/共173頁61波形發(fā)生器剛輪zg柔輪zr柔輪是薄圓筒形，由于波形發(fā)生器的長徑比柔輪內(nèi)徑略大，故裝配在一起時就將柔輪撐成橢圓形。第61頁/共173頁62第62頁/共173頁63工程上常用的波形發(fā)生器有兩個觸頭的即為雙波發(fā)生器，也有三個觸頭的。具有雙波發(fā)生器的諧波減速器，其剛輪和柔輪的齒數(shù)之差為

zg一zr=2其橢圓長軸的兩端柔輪與剛輪的牙齒相嚙合，在短軸方向的牙齒完全分離。當波形發(fā)生器逆時針轉(zhuǎn)一圈時，兩輪相對位移為二個齒距。當剛輪固定時，則柔輪的回轉(zhuǎn)方向與波形發(fā)生器的回轉(zhuǎn)方向相反。第63頁/共173頁64傳動比大。單級諧波齒輪傳動的傳動比為50～500，多級和復式傳動的傳動比更大。承載能力強。傳遞額定輸出轉(zhuǎn)矩時，諧波齒輪傳動同時接觸的齒對數(shù)可達總對數(shù)的30％～40％以上。傳動精度高、回程誤差小。諧波齒輪的傳動精度比一般齒輪的傳動精度至少高一級。傳動平穩(wěn)、噪聲低?；旧蠠o沖擊振動。傳動效率高。單級傳動的效率為65％～90％。結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。在傳動比和承載能力相同的條件下，比一般齒輪減速器的體積和重量減少l／2～1／3。成本高。柔性材料性能要求高，制造較困難(2)諧波齒輪傳動的特點第64頁/共173頁65諧波齒輪傳動的波形發(fā)生器相當于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當于行星輪，剛輪則相當于中心輪。故諧波齒輪傳動裝置(諧波減速器)的傳動比可以應用行星輪系求傳動比的方式來計算。當柔輪固定時:ωr=0為正,說明剛輪與波形發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相同(3)諧波齒輪傳動的傳動比第65頁/共173頁66當剛輪固定時:ωg=03)諧波齒輪減速器產(chǎn)品及選用目前尚無諧波減速器的國標，不同生產(chǎn)廠家標準代號也不盡相同。第66頁/共173頁674．齒輪傳動間隙的調(diào)整方法(1)圓柱齒輪1)偏心套式間隙調(diào)整法特點是結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償。2)軸向墊片調(diào)整法結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償?shù)?7頁/共173頁68墊片軸向略有錐度第68頁/共173頁69薄片齒輪短柱13)雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法周向彈簧式可調(diào)拉簧式第69頁/共173頁70(2)斜齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)比較簡單，但調(diào)整較費時，且齒側(cè)間隙不能自動補償。齒側(cè)間隙可以自動補償，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。第70頁/共173頁71

除滾珠絲杠副、齒輪副等傳動部件之外，機電一體化系統(tǒng)中還大量使用同步帶、鋼帶、鏈條、鋼絲繩及尼龍繩等撓性傳動部件。2.1.5撓性傳動部件第71頁/共173頁72

打印機中同步帶傳動系統(tǒng)打印機中同步帶傳動系統(tǒng)

1-驅(qū)動輪；2-驅(qū)動軸；3-從動輪；4-伺服電動機；5-電動機齒輪；6-字車；7-色帶驅(qū)動手柄；8-銷；9-聯(lián)接環(huán)；10-字車驅(qū)動同步帶；11-支架；12-帶張力調(diào)節(jié)螺桿；13-色帶驅(qū)動帶；

14-壓帶輪；15-色帶驅(qū)動輪；16-色帶驅(qū)動軸；17-導桿第72頁/共173頁73

梯形齒同步帶及帶輪結(jié)構(gòu)

梯形齒同步帶結(jié)構(gòu)1-包布層；2-帶齒；3-帶背；4-加強筋

第73頁/共173頁74第74頁/共173頁75鋼帶和繩輪傳動鋼帶傳動定位機構(gòu)1-導桿；2-軸承；3-小車；4-導軌；5-磁頭；6-鋼帶；7-步進電動機

繩輪傳動在打印機字車送進機構(gòu)中的應用1-字車；2-繩輪(電動機輸出軸上)；3-伺服電動機；4-鋼絲繩第75頁/共173頁762.2導向支承部件的選擇與設計2.2.1導軌副的組成、種類及其應滿足的要求導向支承部件的作用是支承和限制運動部件按給定的運動要求和規(guī)定的運動方向運動。導軌副主要由承導件1和運動件2兩大部分組成運動方向為直線的被稱為直線導軌副運動方向為回轉(zhuǎn)的被稱為回轉(zhuǎn)導軌副分類1．導軌副的組成、種類第76頁/共173頁77第77頁/共173頁78按其接觸面的摩擦性質(zhì)滑動導軌滾動導軌流體介質(zhì)摩擦導軌氣體、液體導軌彈性摩擦導軌圓柱型棱柱型組合型滾柱(針)型滾珠型滾動導軌塊型滾動軸承型動壓型靜壓型動靜壓型片簧型膜片型柔性鉸鏈型第78頁/共173頁79按其結(jié)構(gòu)特點開式導軌借助重力或彈簧彈力保證運動件與承導面之間的接觸閉式導軌只靠導軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運動件與承導面之間的接觸第79頁/共173頁80第80頁/共173頁81第81頁/共173頁82機電一體化系統(tǒng)對導軌的基本要求是導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等.對精度要求高的直線運動導軌，還要求導軌的承載面與導向面嚴格分開；當運動件較重時，必須設有拆卸裝置，運動件的支承，必須符合三點定位原理。導向精度是指動導軌按給定方向作直線運動的準確程度。2．導軌副應滿足的基本要求

(1)導向精度第82頁/共173頁83導向精度的高低，主要取決于導軌的結(jié)構(gòu)類型；導軌的幾何精度和接觸精度；導軌的配合間隙，油膜厚度和油膜剛度；導軌和基礎件的剛度和熱變形等。直線運動導軌的幾何精度，一般有下列幾項：1)導軌在垂直平面內(nèi)的直線度(即導軌縱向直線度)2)導軌在水平平面內(nèi)的直線度(即導軌橫向直線度)在這兩種精度中，一般規(guī)定導軌全長上的直線度或?qū)к壴谝欢ㄩL度上的直線度。第83頁/共173頁84第84頁/共173頁853)兩導軌面間的平行度，也叫扭曲度這項誤差一般規(guī)定用在導軌一定長度上或全長上的橫向扭曲值表示。

導軌的剛度就是抵抗載荷的能力。抵抗恒定載荷的能力稱為靜剛度；抵抗交變載荷的能力稱為動剛度。在恒定載荷作用下，物體變形的大小，表示靜剛度的好壞。導軌變形一般有自身、局部和接觸三種變形。自身變形，由于作用在導軌面上的零、部件重量(包括自重)而引起，它主要與導軌的類型、尺寸以及材料等有關。(2)剛度第85頁/共173頁86為了加強導軌自身剛度，常用增大尺寸和合理布置筋和筋板等辦法解決。導軌局部變形發(fā)生在載荷集中的地方，因此，必須加強導軌的局部剛度。第86頁/共173頁87對于活動接觸面(動導軌與支承導軌)，需施加預載荷，以增加接觸面積，提高接觸剛度，預載荷一般等于運動件及其上的工件等重量。為了保證導軌副的剛度，導軌副應有一定的接觸精度。導軌的接觸精度以導軌表面的實際接觸面積占理論接觸面積的百分比或在25×25mm2。面積上接觸點的數(shù)目和分布狀況來表示。這項精度一般根據(jù)精刨、磨削、刮研等加工方法按標準規(guī)定。它主要由導軌的耐磨性決定。導軌的耐磨性是指導軌在長期使用后，應能保持一定的導向精度。導軌的耐磨性，主要取決于導軌的結(jié)構(gòu)、材料、摩擦性質(zhì)、表面粗糙度、表面硬度、表面潤滑及受力情況等

(3)精度的保持性第87頁/共173頁88提高導軌的精度保持性，必須進行正確的潤滑與保護。采用獨立的潤滑系統(tǒng)自動潤滑。防護方法很多，目前多采用多層金屬薄板伸縮式防護罩進行防護。(4)運動的靈活性和低速運動的平穩(wěn)性機電一體化系統(tǒng)和計算機外圍設備等的精度和運動速度都比較高，因此，其導軌應具有較好的靈活性和平穩(wěn)性，工作時應輕便省力，速度均勻，低速運動或微量位移時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，高速運動時應無振動。在低速運行時(如0．05mm／min)，往往不是作連續(xù)的勻速運動而是時走時停(即爬行)。第88頁/共173頁89將傳動系統(tǒng)和摩擦副簡化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖2．54所示，為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時采取以下幾項措施：采用滾動導軌、靜壓導軌、卸荷導軌、貼塑料層導軌等；在普通滑動導軌上使用含有極性添加劑的導軌油；用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸縮短傳動鏈、減少傳動副等方法來提高傳動系統(tǒng)的剛度。第89頁/共173頁90(5)對溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性導軌在環(huán)境溫度變化的情況下，應能正常工作，既不“卡死”，亦不影響系統(tǒng)的運動精度。導軌對溫度變化的敏感性，主要取決于導軌材料和導軌配合間隙的選擇。結(jié)構(gòu)工藝性是指系統(tǒng)在正常工作的條件下，應力求結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，裝拆、調(diào)整、維修一檢測方便，從而最大限度的降低成本。3．導軌副的設計內(nèi)容設計導軌應包括下列幾方面內(nèi)容：

1)根據(jù)工作條件，選擇合適的導軌類型；

2)選擇導軌的截面形狀，以保證導向精度；第90頁/共173頁913)選擇適當?shù)膶к壗Y(jié)構(gòu)及尺寸，使其在給定的載荷及工作溫度范圍內(nèi)，有足夠的剛度、良好的耐磨性以及運動輕便和低速平穩(wěn)性。4)選擇導軌的補償及調(diào)整裝置，經(jīng)長期使用后，通過調(diào)整能保持所需要的導向精度；5)選擇合理的耐磨涂料、潤滑方法和防護裝置，使導軌有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損；6)制訂保證導軌所必需的技術(shù)條件，如選擇適當?shù)牟牧希约盁崽幚?、精加工和測量方法等。第91頁/共173頁922.2.2滑動導軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇三角形(分對稱、不對稱兩類)矩形燕尾形圓形凸形導軌不易積存切屑等臟物，也不易儲存潤滑油，宜低速下工作；凹形導軌則相反，可用于高速，但必須有良好的防護裝置，以防切屑等臟物落入軌道。1常見的導軌截面形狀第92頁/共173頁93第93頁/共173頁94各種導軌的特點1)三角形導軌導軌尖頂朝上的稱三角形導軌，尖頂朝下的稱V形導軌。該導軌在垂直載荷的作用下，磨損后能自動補償，不會產(chǎn)生間隙，故導向精度較高。但壓板面仍需有間隙調(diào)整裝置。截面角度由載荷大小及導向要求而定，一般為90o

。為增加承載面積，減小比壓，在導軌高度不變的條件下，應采用較大的頂角(110o

～120o)；為提高導向性，可采用較小的頂角(60o)。如果導軌上所受的力，在兩個方向上的分力相差很大，應采用不對稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導軌面。導軌水平與垂直方向誤差相互影響，給制造、檢驗和修理帶來困難。第94頁/共173頁95

2)矩形導軌矩形導軌的特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和修理方便，導軌面較寬，承載能力大，剛度高，故應用廣泛。矩形導軌的導向精度沒有三角形導軌高，磨損后不能自動補償，須有調(diào)整間隙裝置，但水平和垂直方向上的位置各不相關，即一方向上的調(diào)整不會影響到另一方向的位移，因此安裝調(diào)整均較方便。在導軌的材料、載荷、寬度相同情況下，矩形導軌的摩擦阻力和接觸變形都比三角形導軌小。3)燕尾形導軌此類導軌磨損后不能自動補償間隙，需設調(diào)整間隙裝置。第95頁/共173頁96兩燕尾面起壓板面作用，用一根鑲條就可調(diào)節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗和維修都不方便。用于運動速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的場合。4)圓形導軌圓形導軌制造方便，外圓采用磨削，內(nèi)孔經(jīng)過珩磨，可達到精密配合，磨損后很難調(diào)整和補償間隙。圓柱形導軌有兩個自由度，適用于同時作直線運動和轉(zhuǎn)動的地方。若要限制轉(zhuǎn)動?？稍趫A柱表面開鍵槽或加工出平面，不能承受大的扭矩，亦可采用雙圓柱導軌。圓柱導軌用于承受軸向載荷的場合。第96頁/共173頁972．導軌副的組合形式

兩條三角形導軌同時起支承和導向作用，如圖2．56所示。結(jié)構(gòu)對稱，驅(qū)動元件可對稱地放在兩導軌中間兩條導軌磨損均勻，導向性和精度保持性都高，接觸剛度好工藝性差，對導軌的四個表面刮削或磨削也難以完全接觸多用于精度要求較高的機床設備(1)雙三角形導軌第97頁/共173頁98承載面1和導向面2分開。因而制造與調(diào)整簡單

(2)矩形和矩形組合第98頁/共173頁99

(3)三角形和矩形組合它兼有三角形導軌的導向性好、矩形導軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。但導軌磨損不均勻、一般是三角形導軌比矩形導軌磨損快，磨損后又不能通過調(diào)節(jié)來補償，故對位置精度有影響。閉合導軌有壓板面，能承受顛覆力矩。具有三角形和矩形組合導軌的基本特點，但由于沒有閉合導軌裝置，因此只能用于受力向下的場合。(4)三角形和平面導軌組合第99頁/共173頁100由于三角形和矩形(或平面)導軌的摩擦阻力不相等，因此在布置牽引力的位置時，應使導軌的摩擦阻力的合力與牽引力在同一直線上，否則就會產(chǎn)生力矩，使三角形導軌對角接觸，影響運動件的導向精度和運動的靈活性。第100頁/共173頁101整體式燕尾形導軌；裝配式燕尾形導軌，其特點是制造、調(diào)試方便；燕尾與矩形組合，它兼有調(diào)整方便和能承受較大力矩的優(yōu)點，多用于橫梁、立柱和搖臂等導軌。(5)燕尾形導軌及其組合第101頁/共173頁1023．導軌副間隙的調(diào)整間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導向精度。導軌應有間隙調(diào)整裝置。矩形導軌需要在垂直和水平兩個方向上調(diào)整間隙。常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法兩種方法。對燕尾形導軌可采用鑲條(墊片)方法同時調(diào)整垂直和水平兩個方向的間隙。對矩形導軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM行間隙的調(diào)整第102頁/共173頁103第103頁/共173頁104為采用平鑲條調(diào)整導軌面間隙的結(jié)構(gòu)。平鑲條一般放在受力小的一側(cè)，用螺釘調(diào)節(jié)，螺母鎖緊。因各螺釘單獨擰緊，收緊力不易一致，使鑲條在螺釘?shù)闹c，有撓度，使接觸不均勻，剛性差，易變形，調(diào)整較麻煩，故用于受力較小或短的導軌。所示為采用兩根斜鑲條調(diào)整導軌側(cè)面間隙的結(jié)構(gòu)。斜鑲條是在全長上支承，其斜度為1：40～1：100，鑲條長度L越長，斜度應越小，以免兩端厚度相差過大。一般L／H<10時(H為導軌高度），取1：40，一般L／H>10時，取1：100第104頁/共173頁105第105頁/共173頁106采用斜鑲條調(diào)整的優(yōu)點是：鑲條兩側(cè)面與導軌面全部接觸，故剛性好，但斜鑲條必須加工斜形，因此制造困難，但使用可靠，調(diào)整方便，故應用較廣。三角形導軌的上滑動面能自動補償，下滑動面的間隙調(diào)整和矩形導軌的下壓板調(diào)整底面隙相同。圓形導軌的間隙不能調(diào)整。導軌常用材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等。常使用鑄鐵一鑄鐵、鑄鐵一鋼的導軌。4．導軌副材料的選擇第106頁/共173頁1071)鑄鐵鑄鐵具有耐磨性和減振性好，熱穩(wěn)定性高，易于鑄造和切削加工，成本低等特點，因此在滑動導軌中被廣泛采用。常用的鑄鐵有：灰鑄鐵，常用的是HT200(一級鑄鐵)，硬度以180～200HB較為合適。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，可使用耐磨鑄鐵。常用的耐磨鑄鐵有：高磷鑄鐵，含磷量為0．3％～0．65％的灰口鑄鐵，其硬度為180～220HB，耐磨性能比灰鑄鐵HT200約高一倍；若加入一定量的銅和鈦，成為磷銅鈦鑄鐵，其耐磨性能比HT200約高二倍。第107頁/共173頁108低合金鑄鐵，如釩鈦鑄鐵、中磷釩鈦鑄鐵、中磷銅釩鈦鑄鐵等。這類鑄鐵具有較好的耐磨性(與高磷銅鈦鑄鐵相近)，且鑄造性能優(yōu)于高磷系鑄鐵。稀土鑄鐵，它具有強度高、韌性好的特點，耐磨性與高磷鑄鐵相近。孕育鑄鐵，常用的孕育鑄鐵為HT300，它比HT200的耐磨性高。2)鋼為了提高導軌的耐磨性，可以采用淬硬的鋼導軌。淬火的鋼導軌都是鑲裝或焊接上去的。淬硬鋼導軌的耐磨性比不淬硬鑄鐵導軌高5～10倍；第108頁/共173頁109一般要求的導軌，常用的鋼有45鋼、40Cr、T8A、T10A、GCr15、GCr15SiMn等，表面淬火或全淬，硬度為52～58HRC。要求高的導軌，常采用的鋼有20Cr、20CrMnTi、15號等，滲碳淬硬至56～62HRC，磨削加工后淬硬層深度不得低于1．5mm。3)有色金屬常用的有色金屬有黃銅HPb59—1，錫青銅ZCuSn6Pb3Zn6，鋁青銅ZQAl9—2和鋅合金ZZn—All0—5，超硬鋁LC4、鑄鋁ZL106等，其中以鋁青銅較好。第109頁/共173頁1104)塑料鑲裝塑料導軌具有耐磨性好(但略低于鋁青銅)，抗振性能好，工作溫度適應范圍廣(一200～260℃)，抗撕傷能力強，動、靜摩擦系數(shù)低，差別小，可降低低速運動的臨界速度，加工性和化學穩(wěn)定性好，工藝簡單，成本低等優(yōu)點。用作導軌塑料貼層的有錦綸和酚醛夾布塑料、環(huán)氧樹脂耐磨涂料、以聚四氟乙烯為基體的塑料。與滾動導軌相比，具有壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、吸振性好、剛性好、成本低等優(yōu)點。第110頁/共173頁1115)導軌材料的搭配為了提高導軌的耐磨性，動導軌和支承導軌應具有不同的硬度。如果采用相同的材料，也應采用不同的熱處理，以使動、靜導軌的硬度不同，其差值一般在20～40HB范圍內(nèi)。而且，最低硬度應不低于所用材料標準硬度值的下限?；瑒訉к壋Ｓ貌牧系拇钆淞杏诒?．10。第111頁/共173頁1125．提高導軌副耐磨性的措施1)采用鑲裝導軌為了提高導軌的耐磨性，又要使導軌的制造工藝簡單，修理方便，成本低等，往往采用鑲裝導軌，即在支承導軌(如底座、床身等)上鑲裝淬硬鋼條、鋼板或鋼帶；在動導軌上鑲裝塑料或有色金屬板。

①鑲鋼導軌②鑲裝塑料導軌③鑲裝有色金屬導軌鋁青銅ZQAl9—2和鋅合金ZZnAll0—5第112頁/共173頁113第113頁/共173頁1142)提高導軌的精度與改善表面粗糙度3)減小導軌單位面積上的壓力(即比壓)減輕運動部件的重量和增大導軌面的面積;采用卸荷導軌第114頁/共173頁1152.2.3滾動導軌副的類型與選擇1．直線運動滾動導軌副的特點及要求滾動導軌作為滾動摩擦副的一類，具有許多特點：①摩擦系數(shù)小(0．003～0．005)，運動靈活；②動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，不易產(chǎn)生爬行；③可以預緊，剛度高；④壽命長；⑤精度高；⑥潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次裝填，長期使用；⑦由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。第115頁/共173頁116滾動導軌的缺點是：導軌面與滾動體是點接觸或線接觸，所以抗振性差，接觸應力大；對導軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高，若滾動體的直徑不一致，導軌表面有高低，會使運動部件傾斜，產(chǎn)生振動，影響運動精度；結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，成本較高；對臟物比較敏感，必須有良好的防護裝置。第116頁/共173頁117對滾動導軌副的基本要求是：

1)導向精度導向精度是導軌副最基本的性能指標。移動件沿導軌運動時，不論有無載荷，都應保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性。2)耐磨性導軌副應在預定的使用期內(nèi)，保持其導向精度。精密滾動導軌副的主要失效形式是磨損。3)剛度為了保證足夠的剛度，應選用最合適的導軌類型，尺寸及其組合。選用可調(diào)間隙和預緊的導軌副可以提高剛度。

4)工藝性導軌副要便于裝配、調(diào)整、測量、防塵、潤滑和維修保養(yǎng)。第117頁/共173頁118

直線運動滾動導軌副的滾動體有循環(huán)的和不循環(huán)的兩種類型，根據(jù)直線運動導軌,這兩種類型又將導軌副分成多種型式。2．滾動導軌副的分類第118頁/共173頁1191)滾動體不循環(huán)的滾動導軌副導軌的滾動體可以是滾珠、滾針或圓柱滾子。它們的共同特點是滾動體不循環(huán)，因而行程不能太長。特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本較低，但有時難以施加預緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。第119頁/共173頁120摩擦阻力小，但承載能力差，剛度低；不能承受大的顛覆力矩和水平力承荷能力比滾珠導軌副高近10倍；剛度高第120頁/共173頁121沒加載荷的三角一平面滾珠導軌，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，用于輕載、小顛覆力矩條件下。有預加載荷的雙三角形滾珠導軌，結(jié)構(gòu)較簡單，制造較方便，用于中載和中等顛覆力矩條件下。有預加載荷的雙三角形交叉滾子導軌，結(jié)構(gòu)較復雜，剛度高適用于較大顛覆力矩條件下第121頁/共173頁1222)滾動體循環(huán)的滾動導軌副

行程無限的標準滾動導軌副。這種導軌副用于重載條件下，但結(jié)構(gòu)較復雜，裝卸調(diào)整不方便。標準化的滾動導軌塊，其特點是行程長，裝卸調(diào)整方便。圖a為滾柱導軌塊．可按額定動負荷選用，其基本參數(shù)為高度H；圖b為滾珠導軌塊，它的結(jié)構(gòu)緊湊，尤其是高度小，容易安裝，滾珠不會像圓柱滾子那樣發(fā)生歪斜，但是它的承載能力差，抗振性能也略低。第122頁/共173頁123第123頁/共173頁124第124頁/共173頁125標準化的滾動導軌副。它具有不同的間隙預緊結(jié)構(gòu)。圖a中定導軌1用螺釘固定在機身2上，動導軌4固定在運動件3上，其間隙可用調(diào)節(jié)螺釘5調(diào)節(jié)，故其精度和剛度均較低。圖b中采用塞塊6調(diào)整間隙，其精度和剛度均較高。圖c所示結(jié)構(gòu)采用偏心銷軸進行間隙調(diào)整3)滾動軸承導軌滾動軸承導軌與滾珠、滾柱導軌的主要區(qū)別是：它不僅起著滾動體的作用，而且還代替了導軌。第125頁/共173頁126第126頁/共173頁127它的主要特點是：摩擦力矩小，運動平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調(diào)節(jié)方便，導軌面積小，加工工藝性好，能長久地保持較高的精度。但其精度直接受到軸承精度的影響。滾動軸承導軌在精密機械設備和儀器中均有采用，如精縮機、萬能工具顯微鏡、測長儀等。用作導軌的滾動軸承與軸承廠制造的標準軸承有所不同，標準滾動軸承是外環(huán)固定，內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)，而用作導軌的軸承恰好相反。且軸承內(nèi)外環(huán)比標準軸承厚,精度更高.第127頁/共173頁128第128頁/共173頁129

滾動軸承的偏心軸機構(gòu)。滾動軸承裝在偏心軸上，以便于調(diào)整與控制導軌的間隙。其偏心量一般取e=0．2～1mm。行程無限的標準滾動導套副。它裝卸調(diào)整方便，用于輕載場合。第129頁/共173頁1302.3旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設計2.3.1旋轉(zhuǎn)支承的種類及基本要求旋轉(zhuǎn)支承中的運動件相對于支承導件轉(zhuǎn)動或擺動時，按其相互摩擦的性質(zhì)可分為滑動、滾動、彈性、氣體(或液體)摩擦支承。滑動摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點可分為圓柱、圓錐、球面和頂針支承；滾動摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點，可分為填入式滾珠支承和刀口支承。第130頁/共173頁131a為圓柱支承b為圓錐支承c為球面支承d為頂針支承e為填入式滾珠支承f為刀口支承g(shù)為氣、液體摩擦支承h為彈簧支承第131頁/共173頁132對支承的要求應包括：①方向精度和置中精度；方向精度是指運動件轉(zhuǎn)動時，其軸線與承導件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。置中精度是指在任意截面上，運動件的中心與承導件的中心之間產(chǎn)生偏移的程度。②摩擦阻力矩的大小；③許用載荷；④對溫度變化的敏感性；支承對溫度變化的敏感性是指溫度變化時，由于承導件和運動件尺寸的變化，引起支承中摩擦阻力矩的增大或運動不靈活的現(xiàn)象。⑤耐磨性以及磨損的可補償性；⑥抗振性；⑦成本的高低。第132頁/共173頁133這種支承具有較大的接觸表面，承受載荷較大。但其方向精度和置中精度較差，且摩擦阻力矩較大。儲存潤滑油承受軸向力

2.3.2圓柱支承第133頁/共173頁134當需要準確的軸向定位時，常在運動件的中心孔和止推面之間放一滾珠作軸向定位或利用軸套端面的滾珠作軸向定位第134頁/共173頁135對置中性和方向精度要求很高時,應采用運動學時圓柱支承.為克服點接觸局部壓力大的缺點,常采用小的面接觸或線接觸代替點接觸,成為半運動學圓柱支承.特點:由于采用點和面限制運動件的自由度,并且滾珠和軸套錐面具有自動定心作用,故間隙對軸晃動的影響比標準圓柱支承小,因而精度較高.第135頁/共173頁136支承的間隙和相配件的形狀偏差會影響支承的方向精度和置中精度，其置中精度和方向精度分別用最大中心誤差△C和軸的最大偏角△r來衡量，其值按下式確定tanΔr=ΔC/L式中：δDK、δdz——分別為軸承孔和軸的形狀偏差，mm；DKmax——軸承孔的最大極限尺寸，mm；dzmin——軸的最小極限尺寸，mm；L——支承的長度，mm。第136頁/共173頁137溫度的變化將導致支承間隙的變化，其變化量可用下式表示式中：△X——相對于溫度t時的間隙，mm；

DK——軸承孔直徑，mm；

dZ——軸頸直徑，mm；

αK

——軸承孔的線膨脹系數(shù)，1／℃；

αZ

——軸頸的線膨脹系數(shù)，l／℃；

t——工作溫度，℃；

t0——標準溫度20℃。第137頁/共173頁138上式表明，軸承和軸頸材料相同時，溫度對支承間隙影響較小。但為了減小摩擦和損失，常采用線膨脹系數(shù)相似的不同材料，如淬火鋼(α=0．000012／℃)和鑄鐵(α=0．0000104／℃)，或合金鋼(α=0．000020／℃)和黃銅(α=0．0000192／℃)。2.3.3圓錐支承圓錐支承的方向精度和置中精度較高，承載能力較強，但摩擦阻力矩也較大。圓錐支承由錐形軸頸和具有圓錐孔的軸承組成，其置中精度比圓柱支承好，軸磨損后，可借助軸向位移，自動補償間隙。其缺點是摩擦阻力矩大，對溫度變化比較敏感，制造成本較高。常用于鉛垂軸且承受軸向力情況.第138頁/共173頁139圓錐支承常用于鉛垂軸且承受軸向力。由圖2．82可知，在軸向載荷FQ的作用下，正壓力FN=FQ／sina為改善這種情況，常用圖a所示的修刮端面A，或如圖b所示的用止推螺釘承受軸向力的辦法。這時，圓錐配合表面將主要用來保證置中精度FQ第139頁/共173頁140一般取2α在4o

～15o之間，4o多用于精密支承。圓錐支承在裝配時常進行成對研配，以保證軸與軸套錐面的良好接觸。2.3.4填入式滾動支承滾動支承摩擦阻力矩小、耐磨性好、承載能力較大、溫度劇烈變化時影響小、以及能在振動條件下工作，故可在高速度、重載情況下使用，但成本較高。當標準滾珠軸承不能滿足結(jié)構(gòu)上的使用要求時,常采用非標準滾珠軸承.圖2．83為填入式支承常用的三種典型形式，第140頁/共173頁141圖a所示的結(jié)構(gòu)，接觸面積小，其摩擦阻力矩較另外兩種小。但所承受的載荷也較小，在耐磨性方面也不及后兩種結(jié)構(gòu)好；圖b所示結(jié)構(gòu)能承受較大載荷，但摩擦阻力矩較大；圖c所示結(jié)構(gòu)，在承受載荷和摩擦阻力矩方面，介于前兩者之間。第141頁/共173頁1422.3.5其它形式支承球面支承由球形軸頸和內(nèi)圓錐面或內(nèi)球面組成。球面支承的接觸面是一條狹窄的球面帶，軸除自轉(zhuǎn)外，還可軸向擺動一定角度。由于接觸表面很小，宜于低速、輕載場合采用。為調(diào)整間隙，球面支承中的一個軸承應能作軸向調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)形式可參考頂針支承的結(jié)構(gòu)。球面軸頸與軸加工成一體時，其常用材料為45鋼、TIO、T12等，軸承一般采用耐磨的青銅。為降低摩擦和磨損，支承工作表面的粗糙度應取Ra=0．2～0．05μm。(1)球面支承第142頁/共173頁143第143頁/共173頁144第144頁/共173頁145頂針支承由圓錐形軸頸(頂針)和帶埋頭圓柱孔的圓錐軸承所組成。頂針錐角2α一般取為60o

，埋頭孔的圓錐角2β一般取為90o

。當載荷較大、直徑d>3．5mm時，2α和均取為60o

。(2)頂針支承

特點：頂針支承的軸頸和軸承在半徑很小的狹窄環(huán)形表面上接觸，故摩擦半徑很小，摩擦阻力矩較小。但由于接觸面積小，其單位壓力很大，潤滑油從接觸處被擠出。因此，用潤滑降低摩擦阻力矩的作用不大，故頂針支承宜用于低速、輕載的場合。頂針支承的置中精度較高(可達1～2μm)。第145頁/共173頁146

頂針支承的幾種結(jié)構(gòu)形式第146頁/共173頁147頂針支承軸頸和軸承的材料一般采用45鋼、T10和T12。為提高其耐磨能力，工作表面應有較高的硬度和表面粗糙度(Ra=0．2～0．1μm)，故必須進行淬火，較為重要的支承，裝配時應仔細進行研磨。當直徑很小、載荷不大時，宜用抗蝕性強的材料，如鎢合金、氰化鈉等(3)刀口支承刀口支承主要由刀口和支座組成，多用于擺動角度不大的場合。其主要優(yōu)點是摩擦和磨損很小。裝有棱形、圓柱面和平面支座的刀口支承。第147頁/共173頁1480.5-5μm半徑第148頁/共173頁149當零件擺動角度不超過容許值(8o

～10o)時，支承中的摩擦是純滾動摩擦。這是因為刀口刃部是半徑很小的圓柱面(最小半徑可達0.5～5μm)，故當零件擺動時，該圓柱面在支座表面上滾動。刀口和支座常用淬火鋼或瑪瑙制成。采用瑪瑙能提高抗蝕性。支座的硬度應高于刀口的硬度。當?shù)犊诓捎么慊痄摃r，其頂角常取為45o

～90o

。用瑪瑙時則取60o

～120o

。彈性支承的彈性力矩極小，能在振動情況下工作，宜用于精度不高的擺動機構(gòu)。例如機械鐘擺結(jié)構(gòu)，彈簧片2與鐘擺3相連，另一端固定在固定座1上，鐘擺的擺動使彈簧片2左右彎曲。

(4)彈性支承第149頁/共173頁1502.5機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的機座或機架2.5.1機座或機架的作用及基本要求機座或機架是支承其它零部件的基礎部件。它既承受其它零部件的重量和工作載荷，又起保證各零部件相對位置的基準作用。機座多采用鑄件，機架多由型材裝配或焊接構(gòu)成。

特點是尺寸較大、結(jié)構(gòu)復雜、加工面多，幾何精度和相對位置精度要求較高。1概述第150頁/共173頁1512基本要求(1)剛度與抗振性如果基礎部件的剛性不足，則在工件的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會產(chǎn)生變形、振動或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能?？拐裥允侵赋惺苁芷日駝拥哪芰?。為提高機架或機座的抗振性，可采取如下措施：①提高靜剛度，即從提高固有振動頻率入手，以避免產(chǎn)生共振；②增加阻尼，因為增加阻尼對提高動剛度的作用很大。如液(氣)動、靜壓導軌的阻尼比滾動導軌大，故抗振性能好；第151頁/共173頁152③在不降低機架或機座靜剛度的前提下，減輕重量可提高固有振動頻率。如適當減薄壁厚、增加筋和隔板，采用鋼材焊接代替鑄件等；④采取隔振措施，如加減振橡膠墊腳、用空氣彈簧隔板等。系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，電動機、強光源、烘箱等熱源散發(fā)的熱量，零部件間相對運動而摩擦生熱，電子元器件發(fā)熱等，都將傳到機座或機架上。如果熱量分布不均勻、散熱性能不同，就會由于不同部位的溫差而產(chǎn)生熱變形，影響其原有精度。為了減小熱變形，可采取以下措施：(2)熱變形第152頁/共173頁1531)控制熱源。除了控制環(huán)境溫度之外，對機座或機架內(nèi)的熱源(如強光源、電動機等)也要嚴格控制。例如：采用延時繼電器，以控制燈光的發(fā)光時間；采用發(fā)光二極管等冷光源；采用膠木、石棉等隔熱墊片；采用風扇、冷卻液等以充分散熱；將熱源遠離機座或機架；對于有相對運動的零部件，如軸承副、導軌副、絲杠副等，則應從結(jié)構(gòu)上和潤滑方面改善其摩擦性、減少摩擦生熱和使熱傳遞減小。2)采用熱平衡的辦法，控制各處的溫差，從而減小其相對變形。第153頁/共173頁154機座或機架的穩(wěn)定性是指長時間地保持其幾何尺寸和主要表面相對位置的精度，以防止產(chǎn)品原有精度的喪失。為此，對鑄件機座應進行時效處理來消除產(chǎn)生機座變形的內(nèi)應力。

除上述要求之外，還應考慮工藝性、經(jīng)濟性及人機工程等方面的要求。

(3)穩(wěn)定性(4)其它要求第154頁/共173頁1552.5.2機座或機架的結(jié)構(gòu)設計要點機座或機架的結(jié)構(gòu)設計必須保證其自身剛度、連接處剛度和局部剛度，同時要考慮安裝方式、材料選擇、結(jié)構(gòu)工藝性以及節(jié)省材料、降低成本和縮短生產(chǎn)周期等問題。1．鑄造機座的設計1)合理選擇截面形狀和尺寸機座雖受力復雜，但不外是拉、壓、彎、扭的作用。當受簡單拉、壓作用時，變形只和截面積有關；設計時主要根據(jù)拉力或壓力的大小選擇合理的結(jié)構(gòu)尺寸。如果受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，機座的變形不但與截面面積大小有關，且與截面形狀(截面慣性矩)有關。合理選擇截面形狀，可以提高機座的自身剛度。(1)保證自身剛度的措施第155頁/共173頁156一般來講：a)封閉空心截面結(jié)構(gòu)的自身剛度比實心的大．b)無論是實心截面還是空心的封閉截面，都是矩形的抗彎剛度最大，圓形的最小，而抗扭剛度則相反，圓形最大，矩形最??；c)保持橫截面積不變、減小壁厚、增大輪廓尺寸，可提高剛度；d)封閉截面比不封閉截面的抗扭剛度大的多。第156頁/共173頁1572)合理布置肋板和加強肋封閉空心截面的剛度較高。但為了便于鑄造清砂及其內(nèi)部零部件的